量子力学本质的哲学问题

《量子力学本质的哲学问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、量子力学本质的哲学问题 吴大猷　　　人们看到，各种完全革新性的思想一开始几乎同时由不同的物理学家提出，但具有不同的形式，即德布罗意和薛定谔的波动理论、海森伯的矩阵理论和狄拉克的更一般的理论。一个重要的事实是，在每一种情况下，都是首先充分发展数学部分，然后才是多种理论的统一，最后是它们的物理诠释。这些发展以由公设的形式表述量子力学而达到顶点，我们已在第十章中作了基本的概述（“基本的”是以损失“数学的严密性”为代价的）。这个体系在逻辑上是自洽的，并且也是与哥本哈根学派的哲学诠释一致的，关于哥本哈根学派的哲学诠释已在前面作过简要说明。但是出人意料的是，许多量

2、子理论与量子力学的创始人程度不同地不能接受哥本哈根的观点。爱因斯坦就是一位主要的反对者，普朗克、薛定谔和德布罗意也不满于哥本哈根的态度。我们将尝试对爱因斯坦与哥本哈根学派的争论作一个简略的评论。　　但在做这一点以前，让我们再次不揣重复地概述一下物理学中的重要发展，正是这些发展带来了基本概念和理论的基础性变化。为了避免太多的重复，我们略去了实验支持方面。　　（1）17世纪，牛顿奠定了（经典）物理学的基础，它具有独立的（欧几里得）空间和（绝对的）时间概念，以及隐含决定论与因果性的运动定律，这个体系在两个世纪内未受到物理学家或哲学家的挑战。　　（2）1900

3、年，普朗克多少受实验结果所迫引进了辐射的量子理论。1905年，爱因斯坦由此进而提出了光子理论，具有如下关系：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　这就使波和粒子的不同概念等同起来，造成了它与经典物理学（事实上，与“常识”）的基本区别，引人瞩目。　　（3）在狭义相对论（1905年）中，爱因斯坦指出，独立时空、绝对时间和绝对同时性的概念必须抛弃。在广义相对论（1915-1916年）中，他又引进了非欧时空概念以代替牛顿体系中的欧氏空间。　　（4）1913年，玻尔理论引入了革命性的由量子化条件所规定的定态概念。对原子光谱的广泛而精细的研究，表明氢原子理论是

4、成功的。每一个理论的或实验的结果（原子光谱、光电效应、康普顿效应、施特恩-革拉赫实验中的空间量子化，等等）都显示出普朗克常数h的存在，这增加了经典物理学不合适性的证据。　　（5）但到了20年代初，对玻尔理论的最初的高度热情开始让位给深刻的思考。该理论不仅没有提供使理论推广到多电子原子问题的线索；物理学家们也因为理论的不一致而变得不安，理论中经典概念和原理的使用只是被忽视，并与外来的公设相矛盾。有些物理学家开始相信，进步不能只通过对经典理论与量子理论拼拼凑凑去寻求，这样的量子理论仍然只具有修正和改进的性质，它明显地还不足以形成一个一致的和完备的理论；一个

5、一致的和完备的理论可能需要一个完全新的基础。　　（6）物理学最值得庆幸的时期是在20年代早期，当时有一批才华横溢的年轻理论物理学家〔泡利（1900-1958）、费米（1901-1954）、海森伯（1901-1976）、狄拉克（1902-1984）〕，有一批稍为年长一点的理论物理学家〔薛定谔（1887-1961）、德布罗意（1892-1987）〕，还有一大批资深的大物理学家〔普朗克（1858-1947）、索末菲（1868-1951）、爱因斯坦（1879-1955）、玻恩（1882-1970）、玻尔（1885-1962）〕。他们是量子力学和量子理论的创始人

6、。　　德布罗意点燃了思想的火花（1924年），薛定谔发展了整个数学结构（1926年），而玻恩提供了波动力学的概率诠释（1926年）。海森伯从一个不同的方向出发提出了矩阵力学的思想并和玻恩、约旦一起完成其数学结构（1925年）。狄拉克发展出量子力学的普遍形式和变换理论（1926-1927年）。在量子力学的物理意义上，海森伯从爱因斯坦-德布罗意关系出发发现了不确定性原理（1927年），此后不久，玻尔提出了他的互补性思想（1927年）。到1927年底，量子力学的数学结构和物理诠释就完备了。在前一章中，我们已经看到了量子力学的公设形式结构。　　（7）公设间的内

7、在关系（爱因斯坦-德布罗意关系和不确定性关系并没有明显地出现在公设中）可以方便地以下面的图示表达出来。　　薛定谔　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　海森伯　　波动力学（1926年）　　　　　　　　　　　　　　　　矩阵力学（1925年）　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋　　概率公设　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　概率公设　　玻恩（1926年）　　　　　　　　　　　　　　　　　　玻恩（1926年）　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜　　傅里叶变换　　　　　

8、　　　　　　　　　　　　　　　韦耳（1928年）　　　　↓